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The Science Bulletin of the Faculty of Agriculture. University of the Ryukyus >
No.38 (1991/12) >

 
Title :核型によるスギ科樹木の種の識別とその類縁関係(生産環境学科)
Title alternative :Karyological study of identification and relationship between species of the family Taxodiaceae (Department of Environmental Sciences and Technology)
Authors :馬場, 繁幸
Authors alternative :Baba, Shigeyuki
Issue Date :4-Dec-1991
Abstract :本研究は,わが国林業にとって極めて重要な樹種であるスギが含まれているスギ科樹木の林木育種に関する基礎的研究として核型分析,核小体形成部と核小体の分染,相対的DNA量の測定から種の識別,種の類縁等を明らかにして,今後の林木育種に関する有用な指針を得ようとしたものである。本論文の研究結果の概要は,次の通りである。I. 核型分析 (1) スギ科の染色体数は,樹種によって2n=20 (x=10),2n=22 (x=11),2n=66 (x=11)の3つに分けられた。2n=20はコウヤマキであり,2n=66はセコイアメスギ,残りの樹種はすべて2n=22であった。(2) スギ科の染色体数構成の特徴としては,中間付随体染色体,付随体染色体,二次狭窄染色体のいずれかを最低1対有することにあった。メタセコイアは中間付随体染色体を3対有しており,このことはこれまで報告されたことのない新知見であった。スギは中間付随体染色体1対と二次狭窄染色体の両方を合わせもっていた。コウヤマキは二次狭窄染色体を1対有しており,中間付随体染色体および付随体染色体は有していなかった。セコイアメスギ,コウヨウザン,ランダイスギは付随体染色体を1対有していた。残りのスギ科はすべて中間付随体染色体を1対有していた。(3) コウヤマキは染色体数が2n=20 (x=10)と異なっており,中間付随体あるいは付随体染色体のいずれも有せず,二次狭窄染色体を有することから,スギ科の中では特異な樹種と考えられた。したがって,核型からみるとコウヤマキはスギ科から独立させコウヤマキ科と分類すべきことが支持された。(4) コウヤマキを除くスギ科の樹種は,すべて中間付随体染色体か付随体染色体のいずれか一方を最低1対有していた。また,両タイプの染色体を合わせもつ樹種はなかった。また,この中間付随体染色体と付随体染色体の両タイプの染色体は形の上からみると,染色体の逆位によって生じたことが考えられた。(5) 染色体数,中間付随体染色体,付随体染色体,二次狭窄染色体の有無,染色体構成の長さのばらつきなど核型からみて,スギ科は6グループと4つのサブグループに分けられた。(6) スギ科の核型の特徴を明らかにするため供試したイチイ科のイチイ,カヤ,ナンヨウスギ科のブラジルアロウカリア,ヒノキ科のヒノキの染色体数は,それぞれ 2n=24,22,26,22であることがわかった。また,イチイとブラジルアロウカリアは中間付随体染色体を,カヤとヒノキは二次狭窄染色体を有していた。
II. 核小体形成部と核小体の分染 (1) これまで,スギ科を含めた球果植物で用いられることが少なかった染色体分染法の1つであるAg-I(硝酸銀-incubation)法の改良に努めた。その結果,核小体形成部を効率良く,しかも確実に分染する改良法として,引火法を応用した新たなカバーグラスの剥離法とフォイルゲン染色とAg-I法の二重染色法を開発した。また,球果植物での核小体形成部の分染は,これまでに成功例がなく,新しい試みであった。(2) 核小体形成部の位置は,核型分析の結果得られた中間付随体と付随体の狭窄および染色体腕上の二次狭窄であることが明らかにできた。また,核型分析で確認されたそれらの狭窄のすべてが核小体形成部として機能していることがわかった。(3) 核小体の最大個数は,常に核小体形成部の数に一致しており,核小体と核小体形成部は1対1の対応関係にあることが明らかになった。(4) 核小体と核小体形成部が1対1の対応で,しかも核小体形成部の機能的な抑制が生じていないことから,細胞分裂中期の染色体の観察なしに,間期核での核小体の最大個数から核小体形成部すなわち染色体の一次狭窄以外の狭窄の数が推定できることがわかった。このことは,従来からの染色体の観察による核型の認識ではなく,間期核の観察を利用した新しい核型の認識方法の1つと考えられた。III. 相対的DNA量について (1) 細胞あたりのDNA量は,6倍体のセコイアメスギが最も多く,次いでコウヤマキの順であった。(2) 細胞あたりのDNA量をゲノムあたりのDNA量に換算すると,コウヤマキが最も多かった。また,DNA量からみるとスギ科は4グループに分けて考えることができ,コウヤマキはDNA量からみてもスギ科とは有意に異なっていることが明らかになった。IV. 以上のような研究結果をもとに,核型を中心に核小体の最大個数,DNA量からみた種の識別,類縁について考察し,スギ科の林木育種に関する核型の利用と今後の課題について論議をくわえた。
Cryptomeria japonica, family Taxodiaceae, is one of the most important tree species for forestry in Japan. This study was carried out for the purpose of getting basic information on tree breeding of Taxodiaceae species by means of karyological studies for identification and to establish the relationship by karyotype analysis, staining of nucleolar organizing regions (NORs) and nucleoli, and comparison of relative DNA amounts. In this study, 12 species and three cultivars of nine genera of Taxodiaceae, two species of Taxaceae, one species of Araucariaceae and two species of Cupressaceae were examined. Analysis of the karyotype of Taxodium ascendens and of three species of Athrotaxis (Taxodiaceae) could not be done due to lack of suitable materials. Results : I. Karyological analysis. 1. One triploid cultivar, Cr. japonica cv. Urasebarusugi and one triploid of Ta. mucronatum were found. On the basis of chromosome complements, nine genera of Taxodiaceae were divided into three groups according to the somatic chromosome numbers : this was 2n=20 in Sciadopitys, it was 2n=66 in Sequoia; and 2n=22 in other genera. 2. Every species of the Taxodiaceae examined possessed at least a pair of chromosomes with an intercalary trabant or a terminal trabant (a trabant) or a secondary constriction in its chromosome complements : Metasequoia glyptostroboides possessed three pairs of intercalary trabant chromosomes; Taiwania cryptomerioides, Taxodium distichum and Ta. mucronatum possessed a pair of intercalary trabant chromosomes; Cr. japonica cv. Measa and Cr. fortunei possessed a pair of intercalary trabant chromosomes, but Cr. japonica cv. Urasebarusugi (triploid) possessed three intercalary trabant chromosomes and two secondary constricted chromosomes and Cr. japonica cv. Iwaosugi possessed a pair of intercalary chromosomes and only one secondary constricted chromosome; Sc. verticillata possessed a pair of secondary constricted chromosomes; Se. semperviriens had six terminal trabant chromosomes, Cu. lanceolata and Cu. konishii possessed each a pair of terminal trabant chromosomes.
3. Sc. verticillata possessed 20 chromosomes in its somatic chromosome complement with neither a pair of intercalary trabant chromosomes nor trabant chromosomes, but with a pair of secondary constricted chromosomes. 4. According to chromosome numbers and karyological features of their chromosome complements, the examined species of the Taxodiaceae were divided into six groups with additional four subgroups. 5. The karyological study of four species related to the Taxodiaceae, Taxus cuspidata, Torreya nucifera, Araucaria angustifolia and Chamaecyparis obtusa were carried out for comparison of their karyological features with those of Taxodiaceae. Ta. cuspidata possessed 24 chromosomes in the somatic chromosome complment with a pair of intercalary trabant chromosomes, To. nucifera possessed 22 chromosomes with a pair of secondary constricted ones, A. angustifolia possessed 26 with a pair of intercalary trabant chromosomes, and Chamaecyparis obtusa possessed 22 with a pair of secondary constricted chromosomes. II. Staining of nucleolar organizing regions (NORs) and nucleoli. 1. The Ag-Incubation staining method was modified in the following manner. First the Feulgen reaction was applied in the usual manner and the chromosomes were observed; second the slide was flame-dried before removing the cover-glass and the preparation on the slide was air-dried for at least 12 hours; thirdly the preparation was incubated for about two to three hours in 50% (w/v) silver nitrate at 50℃; finally the preparation was mounted with the immersion oil and coverd with a cover-glass for observation. 2. The NORs were always seen to be present at the secondary constrictions and at the connecting fiber of terminal trabants and of intercalary trabants. 3. The highest number of nucleoli always corresponded to the number of NORs. III. Relative amounts of DNA. 1. The relative amount of DNA per ce
Type Local :紀要論文
ISSN :0370-4246
Publisher :琉球大学農学部
URI :http://hdl.handle.net/20.500.12000/3834
Citation :琉球大学農学部学術報告 = The Science Bulletin of the Faculty of Agriculture. University of the Ryukyus no.38 p.77 -174
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